干旱森林生态系统中聚花圆柏和欧洲刺柏的形态解剖适应性

《Flora》:Morpho-Anatomical Adaptations of Juniperus excelsa subsp. polycarpos and Juniperus oxycedrus in Arid Forest Ecosystems

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月06日 来源:Flora 2.2

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   •两种刺柏属(Juniperus)物种的形态解剖学比较分析。•鉴定旱生适应的关键性状。•物种间叶片与枝条结构的差异。•定性和定量的解剖学特征作为适应性指标。•深入了解物种特异性的生态适应策略。引言刺柏属(Juniperus)植物是干旱和半干旱生态系统的重要组成部分。该属包含超

  
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    两种刺柏属(Juniperus)物种的形态解剖学比较分析。
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    鉴定旱生适应的关键性状。
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    物种间叶片与枝条结构的差异。
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    定性和定量的解剖学特征作为适应性指标。
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    深入了解物种特异性的生态适应策略。

引言

刺柏属(Juniperus)植物是干旱和半干旱生态系统的重要组成部分。该属包含超过70个物种,广泛分布于温带和亚热带地区(Adams, 2014)。阿塞拜疆有8种刺柏属植物生长(Asgarov, 2016)。在该国境内,刺柏属植物的出现主要集中在低山、中山和亚高山带,表现为干旱稀疏森林植被中零散的群落(Gurbanov & Rzayeva, 2019)。在布兹达格山脊附近观察到较为广泛的刺柏属植物分布,尤其是在图兰恰伊自然保护区范围内。
其生活型表现为灌木或矮小乔木,叶片常绿。 J. oxycedrus的叶片特征为密集且呈线形,顶端尖锐。叶片长度约15-20毫米,宽度约1.3-2毫米。其显著特征是具有两条白色纵向条纹。针叶背面为有光泽的绿色,具有明显的纵向中脊,无树脂腺。 Juniperus excelsa subsp. polycarpos的叶片在枝条上呈三叶轮生,顶端尖锐,在二级小枝上紧贴,背面凸起,微具中脊,呈卵形或卵状菱形,颜色为鲜绿色。该种刺柏的枝条特征为对生和轮生的叶序,在茎的横截面上呈现二裂或三裂的形状(阿塞拜疆植物志,1950)。
保护和恢复独特的刺柏-开心果树林及其他自然资源,以及防止和遏制山麓地区的侵蚀热点,是图兰恰伊自然保护区的首要任务。其区域内生长着三种刺柏,它们是保护区生态系统生物栖息地的重要组成部分:刺柏(Juniperus oxycedrus)、臭刺柏(Juniperus foetidissima)和波斯刺柏(Juniperus excelsa subsp. polycarpos)。研究区域对刺柏植物群落的物种组成和结构进行了分析,包括 Junipero-Elaeagnosum、Juniperotum polycarpotum-Juniperus foetidisosum、Juniperotum foetidisosum-Rubosum 等群落(Gurbanov and Rzaeva, 2017)。
在阿塞拜疆,研究了在图兰恰伊自然保护区采集的 Juniperus excelsa M.Bieb.、J. foetidissima 和 J. oblonga M.Bieb. 的叶片解剖结构,以及 Juniperus excelsa subsp. polycarpos 和 J. foetidissima Willd. 的茎解剖结构(Farzaliyev, 2021)。研究已确定,在刺柏属的每个物种中,树脂道均被两层或更多的分泌细胞所环绕。靠近树脂道的分泌细胞数量是首要的诊断指标。此外,茎横截面的结构和叶肉类型也是关键的区别特征。
刺柏属植物的特点是富含生物活性物质,已被证明具有多种药理作用,包括抗菌、抗炎、抗微生物和抗氧化特性(Yujia et al., 2020; Zouaoui et al., 2024)。生物活性成分在植物的特殊储库中积累(Kuang et al., 2019)。
来自许多国家的科学家也研究了各种刺柏属物种的解剖学特征(Vasi? & Dubak, 2012; Radoukova et al., 2024)。部分科学家开展了专门研究,描述了达吉斯坦山麓 J. excelsa subsp. polycarpos 枝条的解剖学特征及其定量评估,识别了与年龄和形状相关的特征,发现具有两种类型的枝条(二裂和三裂)、二裂枝条叶垫薄壁组织中大量存在石细胞、中央柱的特殊结构以及油细胞的存在和数量是该物种的特征(Asadulaev, 2020)。
此外,还对 Juniperus communis 和 Juniperus oxycedrus 的叶片形态学特征进行了分析,结果显示其受海拔梯度的影响(Vasi? & Dubak, 2012)。随着植物生长海拔的升高,两个物种的叶片长度均减小,反映了它们对山区不利环境条件的适应。这些变化表明该物种具有高度的可塑性和对不同生境的适应性。
形态和解剖学研究的主要目标是鉴定刺柏属物种对干旱生态系统的适应性表现,并确定解剖学特征的差异或相似之处。本研究旨在比较分析 Juniperus oxycedrus 和 Juniperus excelsa subsp. polycarpos 的叶片和枝条的形态解剖学特征,以识别其对干旱和半干旱环境的结构适应。特别着重评估旱生性状,如角质层厚度、气孔分布、叶肉组织组织和机械组织发育,这些性状作为生态适应的指标。此外,本研究还旨在确定这些性状种间差异是否可以作为水分限制条件下可靠的诊断和适应性标记。

摘要片段

材料与方法

两个物种——刺柏(Juniperus oxycedrus)和波斯刺柏(Juniperus excelsa subsp. polycarpos)——的叶片和嫩枝样本在其自然生境中的图兰恰伊自然保护区采集,海拔400-650米,它们在干旱稀疏森林条件下作为 Caraganetum-Pistaciae-Juniperosum、Astragaletum-Acantholimonae-Juniperosum 和 Paliurusetum-Pistaciae-Juniperosum 伴生的组成部分生长。部分样本

结果与讨论

对两个物种的比较评估揭示了共同的旱生特征和不同的结构差异。虽然两个物种都表现出典型的耐旱适应性状,如厚角质层、凹陷气孔和发达的机械组织,但在叶片形态、枝条结构和组织分化程度上存在变异,反映了物种特异性的适应策略。
本研究对两种物种的形态解剖学特征进行了描述并提供

结论

J. oxycedrus 叶片的解剖分析显示其呈三角形形态,具单层表皮,细胞壁增厚,角质层显著,为植物提供了抵抗过度蒸腾的重要保护。存在两层至三层外皮层,发达的栅栏叶肉以及维管束周围的厚壁组织环,反映了植物对干旱条件的显著旱生适应。位于维管束下方的树脂道

利益冲突声明

作者声明,就本文讨论的主题不存在潜在的财务、商业或职业利益冲突。

伦理声明

作者声明,就本作品的发表不存在潜在的利益冲突。

参与同意

不适用。

发表同意

不适用。

临床试验编号

不适用。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可应合理要求向通讯作者索取。

资金声明

本工作得到了沙特阿拉伯利雅得努拉公主宾特·阿卜杜勒拉赫曼大学研究人员支持项目(编号PNURSP2026R356)的资助。

未引用参考文献

Vasi? et al., 2014, Zhang et al., 2020

CRediT作者贡献声明

Ibadullayeva Sayyara:撰写——审阅与编辑,撰写——原稿,可视化,方法学,形式化分析,数据管理。Rana Rufat Suleymanova:撰写——审阅与编辑,可视化,资源,方法学。Nuri Vagif Movsumova:撰写——审阅与编辑,验证,方法学,形式化分析。Naha Alotaibi:撰写——审阅与编辑,调查,经费获取,数据管理。Azize Demirpolat:撰写——审阅与编辑,指导,调查,形式化
Ibadullayeva Sayyara|Rana Rufat Suleymanova|Nuri Vagif Movsumova|Naha Alotaibi|Azize Demirpolat|Muhammad Zafar|Salman Majeed|Muhammad Rizwan Khan|Khuzin Dinislam|Adnan Amin
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